JP2000314719A

JP2000314719A - 電気泳動チップ

Info

Publication number: JP2000314719A
Application number: JP11123534A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Arai; 昭博荒井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-14
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: JP4085514B2

Abstract

(57)【要約】【課題】再現性よく、かつすぐに分析を開始すること
ができるマイクロチップを提供する。【解決手段】試料導入流路３、分離流路５及びリザー
バ７には泳動バッファが充填されている。リザーバ７が
形成されている側のマイクロチップ１の表面に、プラス
チックフィルム１３が貼り付けられている。フィルム１
３は、リザーバ７を封止し、流路３，５上を被い、検出
位置１１に接着剤やフィルム１３の残骸などが残らない
ように貼り付けられている。フィルム１３の一角部分に
は、非接着部１３ａが設けられている。このマイクロチ
ップ１を使用するときは、分析の直前にマイクロチップ
１を装置に装着し、非接着部１３ａからフィルム１３を
剥がし、その後、試料導入流路３のいずれかのリザーバ
７に入っている泳動バッファを取り除き、代わりにサン
プルを同じ容量だけそのリザーバ７に注入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、極微量のタンパク
質や核酸、薬物などを高速かつ高分離に分析する電気泳
動に用いる電気泳動部材に関し、さらに詳しくは透明板
状部材の内部に形成された分離流路で電気泳動を行なう
マイクロチップ電気泳動装置に用いる電気泳動チップに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】極微量のタンパク質や核酸などを分析す
る場合には、従来から電気泳動装置が用いられており、
その代表的なものとしてキャピラリー電気泳動装置があ
る。キャピラリー電気泳動装置は、内径が１００μｍ以
下のガラスキャピラリー内に泳動バッファを充填し、一
端側に試料を導入した後、両端間に高電圧を印加して分
析対象物をキャピラリー内で展開させるものである。キ
ャピラリー内は容積に対して表面積が大きい、すなわち
冷却効率が高いことから、高電圧の印加が可能となり、
ＤＮＡなどの極微量試料を高速かつ高分解能にて分析す
ることができる。

【０００３】キャピラリーはその外径が１００〜５００
μｍ程度と細く破損しやすいため、ユーザーが行なうべ
きキャピラリー交換時の取扱いが容易でないという問題
を有する。そこで、取扱いが煩雑なキャピラリーに代わ
って、分析の高速化、装置の小型化が期待できる形態と
して、D. J. Harrison et al./ Anal. Chim. Acta 283
(1993) 361-366に示されているように、２枚の基板を接
合して形成された電気泳動チップ（マイクロチップとい
う）が提案されている。そのマイクロチップの例を図１
に示す。

【０００４】マイクロチップ１は、一対の透明板状の無
機材料（例えばガラス、石英、シリコンなど）又はプラ
スチックからなる基板１ａ，１ｂからなり、マイクロマ
シニング技術により、一方の基板１ｂの表面に互いに交
差する泳動用キャピラリー溝３，５を形成し、他方の基
板１ａにはその溝３，５の端に対応する位置に貫通穴７
をリザーバとして設けたものである。マイクロチップ１
は、両基板１ａ，１ｂを（Ｃ）に示すように重ねて接合
した状態で使用される。

【０００５】このマイクロチップ１を用いて電気泳動を
行なう場合には、分析に先立って、例えばシリンジを使
った圧送により、いずれかのリザーバ７から溝３，５中
に泳動バッファを充填する。次いで、短い方の溝（試料
導入流路）３の一方の端のリザーバ７内に充填された泳
動バッファを試料で置換し、電気泳動装置に装着する。
また、泳動バッファの充填及び試料の充填は、マイクロ
チップ１を装置に装着した後に行なわれることもあり、
装置によっては泳動バッファの充填及び試料の充填を自
動で行なうこともありうる。

【０００６】次に、各リザーバ７に所定の電圧を印加
し、試料を溝３中に泳動させて両溝３，５の交差部９に
導く。次に、各リザーバ７に印加する電圧を切り換え
て、長い方の溝（分離流路）５の両端のリザーバ７，７
間の電圧により、交差部分９に存在する試料を溝５内に
注入し、続けて溝５内で試料を分離させる。溝５の適当
な位置に検出器を配置しておくことにより、電気泳動に
より分離された試料を検出する。検出は、吸光光度法や
蛍光光度法、電気化学的又は電気伝導度などの手段によ
り行なわれる。また、マイクロチップ１の流路デザイン
や泳動バッファの組成などの分析条件は、用途や試料に
応じて異なる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】マイクロチップ電気泳
動を行なうとき、分析ごとにマイクロチップに泳動バッ
ファを充填し、かつ各リザーバに充填された泳動バッフ
ァの液面高さを一定に保つ必要がある。この作業をシリ
ンジ等を使って手操作で行なうのはオペレータにとって
煩雑であった。また、この作業を自動化するとしても、
装置が大がかりなものになり、さらに時間がかかるとい
う問題があった。

【０００８】また、分離した試料を吸光又は蛍光により
光学的に検出する場合、光が照射される側のマイクロチ
ップの表面は、試薬や手あか、ほこり等による光の吸収
や散乱が起こらないように、清浄に保つ必要がある。こ
れは、分析する環境やオペレータ教育などに配慮する必
要性につながり、操作性のよいものとは言えない。そこ
で本発明は、すぐに分析を開始することができるマイク
ロチップを提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロチップ
は、透明板状部材の内部に流路が形成され、その透明板
状部材の一表面の流路に対応する位置に流路に達する穴
が形成された電気泳動チップであって、その流路及びそ
の穴に所定の泳動バッファが充填されており、透明板状
部材の一表面の、少なくともその穴をフィルム部材で被
覆してあるものである。

【００１０】分析用途に適した流路デザインが形成され
たマイクロチップを用意し、そのマイクロチップの流路
及びリザーバ（穴）に最適な分析条件となる泳動バッフ
ァを予め充填しておく。さらに、フィルム部材で少なく
ともリザーバを被覆しておく。このマイクロチップを、
充填した泳動バッファが変質しないように保存してお
き、使用直前にフィルム部材を剥がして装置に装着する
ことによって、すぐに分析を開始することができる。ま
た、試料注入をノズルによりそのフィルム部材を貫通し
て行なうことができる場合には、フィルム部材を剥がす
必要もなくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】さらに、フィルム部材により、マ
イクロチップ表面の流路に対応する位置も保護するよう
にすれば、使用する直前にフィルム部材を剥がすことに
より、検出位置が試薬やほこりなどで汚れるのを防ぐこ
とができ、光学的な検出を再現性よく行なうことができ
る。透明板状部材の一表面に、穴に泳動電圧を印加する
際の電極パターンが形成されている場合には、電極パタ
ーンもフィルム部材により被覆されていることが好まし
い。その結果、電極パターンも使用直前まで保護するこ
とができ、電極パターンの損傷による動作不良を抑制す
ることができる。

【００１２】

【実施例】図２は、一実施例を表す図であり、（Ａ）は
斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図で
ある。マイクロチップ１の内部に、分離流路５が形成さ
れており、その分離流路５の一端側に、分離流路５に直
交する試料導入流路３が形成されている。マイクロチッ
プ１の一表面の分離流路５及び試料導入流路３の端に対
応する位置にリザーバ７が設けられている。このマイク
ロチップ１を分析に用いたときには、分離された試料は
分離流路５の他端側の一点鎖線で囲まれた検出位置１１
で検出される。

【００１３】試料導入流路３、分離流路５及びリザーバ
７には泳動バッファが充填されている。泳動バッファ
は、例えばいずれかのリザーバ７からシリンジを使って
送液され、流路３，５内及び他のリザーバ７内が完全に
満たされるように充填される。泳動バッファは充填する
前に十分脱気されている。泳動バッファは特に限定され
るものではなく、リン酸、ホウ酸などの無機イオン性バ
ッファや、メチルセルロースやヒドロキシメチルセルロ
ースなどの有機ポリマーを含有するものなど、どのよう
な泳動バッファを用いてもよい。

【００１４】リザーバ７が形成されている側のマイクロ
チップ１の表面に、プラスチックフィルム１３が接着又
は熱融着により貼り付けられている。フィルム１３は、
リザーバ７を封止し、流路３，５上を被い、検出位置１
１に接着剤やフィルム１３の残骸などが残らないように
貼り付けられている。接着剤を使用する場合は、リザー
バ７の部分には接着剤を塗布しないようにする。フィル
ム１３の一角部分には、フィルム１３を剥がしやすいよ
うに非接着部１３ａが設けられている。

【００１５】フィルム１３の材料は特に限定されるもの
ではなく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプロピ
レン共重合体、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、熱可塑
性エラストマー、ポリカーボネート、ポリエチレンテレ
フタレート共重合体、テトラフルオロエチレン、フッ化
エチレンプロピレン、ポリビニリデンフルオライドな
ど、泳動バッファを封止することができ、泳動バッファ
と化学的反応を起こさないものであればどのようなもの
でもよい。

【００１６】このマイクロチップ１を使用するときは、
分析の直前にマイクロチップ１を装置に装着し、非接着
部１３ａからフィルム１３を剥がす（図２（Ａ）参
照）。その後、試料導入流路３のいずれかのリザーバ７
に入っている泳動バッファを取り除き、代わりにサンプ
ルを同じ容量だけそのリザーバ７に注入する。そして、
各リザーバ７に所定の泳動電圧を印加して分析を開始す
る。さらに電気泳動において、リザーバ７にフィルム１
３を貫通させて電極を突き刺し、フィルム１３を剥がす
ことなく電気泳動を行なうようにしてもよい。

【００１７】図３は、他の実施例を表す斜視図である。
リザーバ７が形成されている側のマイクロチップ１の表
面に、各リザーバ７にそれぞれ泳動電圧を印加するため
の電極パターン１５が４つ形成されている。各電極パタ
ーン１５はいずれかのリザーバ７の内壁にまで到達して
形成されている。電極パターン１４は例えば金からな
り、蒸着により形成される。

【００１８】電極パターン１５が形成されている側のマ
イクロチップ１の表面に、プラスチックフィルム１７が
接着又は熱融着により貼り付けられている。フィルム１
７は、リザーバ７を封止し、試料導入流路及び分離流路
（図示は省略されている）上を被い、さらに電極パター
ン１５も被うように貼り付けられている。フィルム１７
はその一角部分がマイクロチップ１からはみ出してお
り、その一角部分からフィルム１７が剥がされやすいよ
う形成されている。この実施例では、図２の実施例の効
果に加えて、電極パターン１５に傷が付かないようする
こともできる。

【００１９】

【発明の効果】本発明のマイクロチップでは、流路及び
リザーバに所定の泳動バッファが充填されており、マイ
クロチップの一表面の、少なくともリザーバをフィルム
部材で被覆しておくことにより、分析の直前に泳動バッ
ファを充填する手間を省くようにしたので、分析時間を
短縮し、かつすぐに分析を開始することができる。さら
に、マイクロチップ電気泳動装置に備えるべき機能を簡
略化することができるので、装置の信頼性を向上させる
ことができ、小型化や携帯化を可能にすることもでき
る。また、マイクロチップの一表面の流路に対応する位
置もフィルム部材により被覆するようにすれば、検出位
置のマイクロチップ表面の汚染を防止することができ
る。また、マイクロチップの一表面に、泳動電圧をリザ
ーバに印加するための電極パターンが形成されている場
合には、その電極パターンもフィルム部材により被覆す
るようにすれば、電極パターンをマイクロチップの使用
直前まで保護することができ、電極パターンの損傷によ
る動作不良を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マイクロチップの一例を表す図であり、
（Ａ）は一方の基板の上面図、（Ｂ）は他方の基板の上
面図、（Ｃ）は両基板を重ね合わせた状態での側面図で
ある。

【図２】一実施例を表す図であり、（Ａ）は斜視図、
（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。

【図３】他の実施例を表す斜視図である。

【符号の説明】

１マイクロチップ３試料導入流路５分離流路７リザーバ１１検出位置１３プラスチックフィルム１３ａ非接着部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明板状部材の内部に流路が形成され、
その透明板状部材の一表面の流路に対応する位置に流路
に達する穴が形成された電気泳動チップにおいて、前記流路及び前記穴に所定の泳動バッファが充填されて
おり、前記透明板状部材の前記一表面の、少なくとも前記穴を
フィルム部材で被覆してあることを特徴とする電気泳動
チップ。
【請求項２】前記透明板状部材の前記一表面の前記流
路に対応する位置もフィルム部材により被覆されている
請求項１に記載の電気泳動チップ。
【請求項３】前記透明板状部材の前記一表面には、前
記穴に泳動電圧を印加するための電極パターンが形成さ
れており、前記電極パターンもフィルム部材により被覆
されている請求項１又は２に記載の電気泳動チップ。